[发明专利]一种增材装置及增材方法

说明书

本发明公开了一种增材装置及增材方法，增材装置包括主轴，主轴下方设有用于搅拌以促进软化状金属融合的搅拌头，搅拌头和主轴成型有相互连通的喉道，喉道下端开口且装填有增材棒，增材棒经挤压件驱动凸出喉道下端开口与基板摩擦、生热并在该热量作用下使摩擦区域软化；主轴、搅拌头、喉道和增材棒同轴，主轴、搅拌头、增材棒和挤压件同步旋转；增材方法应用该增材装置。挤压件也与增材棒同步旋转，且二者沿径向同步移动，故二者相对静止，仅存在压力而未产生相对位移，即挤压件与增材棒间无摩擦，也就不会生热、软化、融合形成整体。

技术领域

本发明主要涉及摩擦增材技术领域，尤其涉及一种增材装置及方法。

背景技术

摩擦增材作为金属增材技术的形式之一，其主要用于制造和修补，是采用金属材料逐渐累加的方法制造实体零件或填补空缺的技术，相对于传统的材料去除-切削加工技术，可以明显提高材料利用率和加工效率，而对于传统的熔融焊接，可以避免产生气孔、热裂纹、夹杂等缺陷而明显提高修补质量。

现有的摩擦增材装置的增材棒不仅与基板发生挤压，同时进行旋转，而用于推动增材棒移动的挤压件仅能沿轴向移动却不同步旋转。因此，在挤压件与增材棒的接触面上，二者发生摩擦并产生热量，当温度升高到一定程度，挤压件和增材棒均受热软化，在压力和搅动作用下二者软化部位的材料结合，形成焊接。正常情况下，增材棒作为耗材在完成增材作业后，其剩余部分将被取出废弃或留待下次使用，而当上述焊接发生时，将导致增材棒的剩余部分跟随挤压件残留于喉道中无法取出，从而挤占喉道空间、影响装填新的增材棒。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种挤压件与增材棒同步旋转的增材装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种增材装置，包括主轴，所述主轴下方设有用于搅拌以促进软化状金属融合的搅拌头，所述搅拌头和所述主轴成型有相互连通的喉道，所述喉道下端开口且装填有增材棒，所述增材棒经挤压件驱动凸出喉道下端开口与一基板摩擦、生热并在该热量作用下使摩擦区域软化；所述主轴、所述搅拌头、所述喉道和所述增材棒同轴，所述主轴、所述搅拌头、所述增材棒和所述挤压件同步旋转。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述搅拌头的底端成型有若干凸节。

所述喉道呈非圆形截面，且增材棒的截面形状与喉道的截面形状相同。

所述挤压件设为杆件；所述喉道上端开口，所述挤压件下端伸入喉道抵接增材棒、上端经轴承与一直线驱动器相连。

所述挤压件的截面形状与喉道的截面形状相同。

所述挤压件设为对辊；所述主轴成型有连通喉道的容置腔，所述挤压件沿喉道对称安装于容置腔内并与增材棒的侧壁抵接。

所述喉道上端开口，于该开口上方同轴设有可受驱动变速绕轴旋转的转轴；所述转轴沿轴开设有与喉道对齐且形状相同、用于穿过并驱使增材棒同步旋转的通道。

所述主轴与所述搅拌头经升降件连接；所述升降件的固定端与主轴相连、活动端与搅拌头相连，所述升降件单独驱动搅拌头沿轴向移动。

然后，本发明公开了一种增材方法，所述增材方法应用于上述的摩擦增材装置，并包括以下步骤：

步骤S1，挤压件与增材棒同轴同步旋转。

为了实现搅拌以促进融合，需要采用上述的具有升降件的摩擦增材装置，并包括以下步骤：

步骤S2，增材棒受挤压件驱动凸出喉道，并与基板摩擦生热；

步骤S3，所述增材棒与所述基板于接触部位周边受热软化；

步骤S4，搅拌头受升降件驱动下移，并对增材棒和基板的软化部位进行搅拌。